2a Lista de Exercícios Termodinâmica Básica

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UNIP_UNIVERSIDADE PAULISTA 
Engenharias: Mecânica/Mecatrônica/Produção 
Disciplina: Termodinâmica Básica 
Profa.: Dra. Simoni Gheno 
2ª Lista de 
Exercícios 
 
 
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1) A tabela a seguir mostras temperaturas e volumes específicos de vapor de amônia em duas pressões. 
P=1 MPa P=1,5 MPa 
T(°C) v(m3/Kg) T(°C) v(m3/Kg) 
200 0,2060 200 0,1325 
240 0,2275 240 0,1483 
280 0,2480 280 0,1627 
Muitas vezes os dados necessários para a solução dos problemas não coincidem exatamente com conjunto de 
valores fornecidos em tabelas de propriedades e torna-se necessária a interpolação linear entre as entradas 
adjacentes nas tabelas. Usando os dados fornecidos, estime: 
a. Volume específico em m3/Kg para a T=240°C e P=1,25 MPa. 
b. Temperatura em °C para P=1,5 MPa e 0,1555 m3/Kg. 
c. Volume específico em m3/Kg para a T=220°C e P=1,4 MPa. 
Respostas: 0,1879m3/Kg, 260°C, 0,15567m3/Kg 
 
 
 
2) O vapor é utilizado em uma vasta gama de indústrias. Aplicações comuns para vapor são, por exemplo, processos 
aquecidos a vapor em usinas, fábricas e turbinas movidos a vapor em usinas de energia elétrica, mas os usos de 
vapor na indústria vão muito além disso. Algumas aplicações típicas são: Aquecimento/Esterilização, 
Propulsão/Movimento, Motriz, Atomização, Limpeza, Hidratação, Umidificação. 
Aplicações de aquecimento para vapores a pressão positiva podem ser encontradas em fábricas de processamento 
de alimentos, refinarias e usinas químicas, para nomear alguns. Vapor saturado é utilizado como fonte de 
aquecimento em trocadores de calor para fluidos de processo, refervedores, reatores, pré-aquecedores de ar de 
combustão e outros tipos de equipamento trocador de calor. Além disso, é importante saber que o vapor é 
regularmente utilizado para propulsão (como uma força motriz) em aplicações tais como turbinas a vapor. A turbina 
a vapor é uma peça do equipamento que é essencial para geração de eletricidade em usinas termoelétricas. Em um 
esforço para melhorar a eficiência, progresso está sendo feito para o uso do vapor a pressões e temperaturas cada 
vez mais altas. Há algumas usinas termoelétricas que usam vapor superaquecido e pressão supercrítica de 25 MPa 
abs (3625 psia), 610°C (1130°F) em suas turbinas. 
Uma importante aplicação em sistemas de potência a vapor mostram que vapor superaquecido é frequentemente 
utilizado em turbinas a vapor para prevenir danos ao equipamento, causado pela entrada do condensado. No 
entanto, em certos tipos de usinas nucleares, o uso de vapor a alta temperatura deve ser evitada, uma vez que isso 
causaria problemas com o material utilizado no equipamento da turbina. Ao invés disso, vapor saturado a alta 
pressão é tipicamente utilizado. Em locais onde o vapor saturado deve ser utilizado, separadores são 
frequentemente instalados na tubulação de fornecimento, para remover o condensado arrastado pelo fluxo do 
vapor. Além da geração de energia, outras aplicações típicas de propulsão/movimento são geralmente voltadas 
também para compressores ou bombas movidas a turbina, como por exemplo compressor de gás, bombas da torre 
de resfriamento, etc. 
Considerando a importância do vapor, vamos resolver um problema proposto que o envolve. Os dados de um 
projeto informam que 0,2 m3 de uma mistura bifásica de água está inicialmente a 5 bar a apresenta um título de 
50% é aquecido até a fase vapor saturado. Determine a massa de água e a pressão final. Mostre o diagrama P versus 
volume específico. 
 
 
3) Um tanque rígido contém 5 lb de uma mistura bifásica líquido-vapor de água 
inicialmente a 260 °F e título de 60%. Calor é transferido para o tanque até que a 
temperatura seja 320°F. Mostre o processo em um diagrama P/-v. Determine a massa 
de vapor, em lb, presente no tanque e a pressão final em lbf/in2. 
Respostas: 3 lb e 67,44 lbf/in2 
 
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Disciplina: Termodinâmica Básica 
Profa.: Dra. Simoni Gheno 
2ª Lista de 
Exercícios 
 
 
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4) Vapor d´água é aquecido em um tanque rígido fechado de vapor 
saturado a 160°C até 400°C. Determine as pressões inicial e final em bar e 
esboce o processo em diagrama T-v e P-v. 
Resposta: 6,178 bar e 9,99 bar 
 
 
 
 
5) Uma mistura de líquido e vapor de água sujeita à pressão de 10 Kgf/cm2 sofre um processo de descompressão 
lenta com massa constante, na qual a sua entropia não varia. Sabe-se que a pressão final é 1 Kgf/cm2 e que a sua 
massa e seu volume antes da descompressão valem, respectivamente, 4 Kg e 0,5 m3. Pede-se: 
a) Traçar o diagrama T x s da transformação; 
b) Calcular a entropia do estado inicial; 
c) Calcular o volume final total da mistura. 
 
6) Um reservatório rígido e fechado de volume 0,5 m3 é colocado sobre uma placa aquecida. Inicialmente, o 
reservatório contém uma mistura bifásica de água líquida saturada e de vapor d’ água saturado a P1=1 bar com título 
de 0,5. Após aquecimento, a pressão no reservatório é de P2=1,5 bar. Indique os estados inicial e final em um 
diagrama T-v e determine: 
 (a) temperatura, °C, em cada estado; 
 (b) massa de vapor pressente em cada estado, em Kg; 
Resposta: T1=99,63 °C, T2=111,4 °C, mv=0,431Kg 
 
 
 
7) Um cilindro contém 5Kg de uma mistura de líquido e vapor de água que ocupa um volume de 1,5 m3 quando 
sujeito à pressão de 1 bar. Por efeito de uma força externa, o êmbolo é movimentado para baixo sem atrito, 
lentamente até que a pressão da mistura seja elevada para 10 bar. Em seguida, retira-se calor provocando a 
condensação do vapor em um processo a pressão constante, até o título reduzir-se a 20%. Pede-se: 
(a) volume específico, o título e a entropia do estado inicial 
(b) título e o volume total do estado intermediário 
(c) variação de entalpia entre o estado intermediário e o final 
(d) volume final 
 
 
Questões para pensar 
1. O que é energia mecânica? Como ela difere da energia térmica? 
2. Quais as formas de energia que podem atravessar um sistema fechado?